JP2006330460A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エッジ・トゥー・エッジプリント時に発生するＩＴＢ上の廃トナー量を、ピクセルカウントによる印字率、画像サイズ、記録紙のサイズから算出し、廃トナー容器の満量検知を行う。
【解決手段】 記録媒体の全領域に余白なく画像形成可能であり、かつ記録媒体に転写せずに残留した廃トナーを廃トナー容器５０に収容するように構成され、画像データ中に存在する、トナーを付着すべき画素である印字画素の数をカウントする印字画素カウント手段と、画像データに占める印字画素の比率である印字率を算出する印字率算出手段と、記録媒体のサイズを検出する記録媒体サイズ検出手段を備えた画像形成装置において、廃トナー量を画像データの印字面積、記録媒体の面積、および印字率から算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子写真方式を用いて記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。

パソコンの出力装置として、現像剤（トナー）などを用いて記録媒体に画像を形成するレーザプリンタ等の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、ドラム状の像担持体（感光ドラム）を一定速度で回転させながら、この感光ドラムを帯電器で一様に帯電し、コンピュータからの画像データに応じて変調されたレーザ光を感光ドラムに照射してこの感光ドラムに静電潜像を形成し、現像剤であるトナーを用いて静電潜像を現像して現像画像を形成し、この現像画像を紙などの記録媒体に転写してプリント画像を得る装置である。

また、感光ドラムに形成された静電潜像を一度、ベルト状の中間転写体に転写（１次転写）させた後、改めて紙などの記録媒体に転写（２次転写）させる方式をとるものもある。この方式は、主に複数の感光ドラムを有し、それぞれ異なる色のトナー像を形成させ、中間転写体上に各色のトナー像を重ね合わせることによりカラー画像を形成させる、カラーレーザプリンタに見られる構成である。

このような画像形成装置では、通常、転写後の感光体や中間転写体には記録媒体に転写しないトナーが残留する。このため、画像形成装置には、この残留した現像剤を取り除くクリーニング装置と、このクリーニング装置で取り除かれたトナー（廃トナー）が収容される廃トナー容器が備えられている。クリーニング装置と廃トナー容器の間には、廃トナーをクリーニング装置から廃トナー容器まで搬送するクリーニング回収部材が配置されることがある。なお、廃トナー容器は、一般に、画像形成装置の本体に自在に着脱できるように装着されている。

廃トナー容器が廃トナーで満杯になると、廃トナーが廃トナー容器から溢れ出てその周囲を汚したり、感光ドラムや中間転写体に残留した廃トナーを十分に取り除けずに画像品位が低下したりする。そこで、廃トナー容器が廃トナーで満杯になったことを検知する機器が廃トナー容器に取り付けられることが多い。

このような機器としては、光が透過する透過窓を廃トナー容器の側壁に形成しておき、廃トナーに遮られずに光が透過窓を透過するか否かで廃トナー容器が満杯か否かを検知する透過センサを利用した機器が知られている。また、廃トナー容器の重量を測定して廃トナー容器が廃トナーで満杯か否かを検知する機器も知られている。さらに、上記したクリーニング回収部材の回転トルクを検出してこの回転トルクに基づいて廃トナー容器が満杯か否かを検知する機器も知られている。

しかし、いずれもセンサや、複雑な機構を必要としコストアップは避けられなかった。

この上記事情に鑑み低コストの機器で検知できる画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

これは、記録媒体に定着したトナーが記録媒体の単位面積当たりに占める割合を印字率として検出し、この印字率と、印字率に応じて決まる廃トナー量、そして、画像形成される記録媒体の枚数、および記録媒体のサイズから廃トナーの量を算出するものである。

印字率を算出する機能は、トナー補給量を制御する目的で多くの画像形成装置で用いられる機能である（例えば、特許文献２参照。）。そしてこの機能は、印字率に基づいてトナー補給量と、トナー補給を開始するトナー濃度しきい値の変換補正を行う提案がなされている。

もともとトナー補給量制御のために印字率算出機能を有する画像形成装置においては、この印字率を廃トナー量算出にも応用することで、廃トナー量検出用の特別なセンサが不要となるのである。

したがって、特許文献１の方式によれば、特別な廃トナー量検知用のセンサや、複雑な機構を必要としないため、画像形成装置のコストアップを招来することなく廃トナー満量検知が可能となる。
特開２００１−７５４３９号公報 特開２００４−１５１３７５号公報

しかしながら上記従来例では、以下に示すような例において問題があった。

近年、記録媒体の全領域に余白なく画像を印字する画像形成装置の需要が多い。

このような印字は縁なしプリントまたは、記録媒体の端から端まで印字するということでエッジ・トゥー・エッジプリントなどと呼ばれている。

レーザプリンタにおいて、このような縁なし印字を実現するためには、通常、記録媒体のサイズよりも一回り大きなサイズのトナー像を感光ドラムや、中間転写体に形成する。この理由は、記録媒体のサイズと同じサイズのトナー画像を形成した場合には、記録媒体の搬送遅延や斜行により、トナー画像と記録媒体がずれて、余白が発生してしまうためである。

図５にこの様子を示す。図５において５０１はＡ４サイズ（縦２９７ｍｍ、横２１０ｍｍ）の記録媒体を示す。この記録媒体に縁なしプリントを行う場合には、Ａ４サイズよりも大きなサイズ、図５の５０２に示すように、例えば縦３０１ｍｍ、横２１４ｍｍのトナー像を形成する。そして、記録媒体がトナー像の内側に完全に入るように、トナー像と記録媒体を重ね合わせ、トナー画像を記録媒体に転写させていくことにより、余白のない縁なし画像が得られるのである。当然ながら、このとき記録媒体からはみ出した部分（図５の斜線で示した部分）のトナーは廃トナーとなり廃トナー容器に回収されることになる。

さらに記録媒体のサイズは、Ａ４やレターサイズなどの規格に従って市販されてはいるものの、ある程度の誤差は必ず持っているものである。これは記録媒体製造時の品質ばらつきもあれば、環境変動による記録媒体の伸縮もある。この誤差も廃トナー量に影響する。

Ａ４サイズの記録媒体は必ずしも縦２９７ｍｍ、横２１０ｍｍぴったりのサイズとは限らず、例えば、縦が２９６．５ｍｍ、横が２０９．５ｍｍの場合もある。この場合は記録媒体からはみ出すトナーの量は正規のサイズの場合に比べ増えるため、当然、廃トナー量は多くなる。

上記従来例では、記録媒体のサイズよりもはみ出した部分の廃トナーについては全く考慮されていない。

また、記録媒体のサイズのばらつきによって廃トナー量が変化するという点も、前記従来例においては考慮されていない。

したがって、縁なしプリントやエッジ・トゥー・エッジプリントなどと呼ばれる記録媒体全面に余白なく画像形成を行う機能をもつ画像形成装置においては、廃トナー量を正確に算出することはできなかった。

本発明は、上記課題を解決するものであり、縁なしプリントやエッジ・トゥー・エッジプリントなどと呼ばれる記録媒体全面に余白なく印字を行う場合においても、廃トナー容器の満量検知を低コストで精度よく検知できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１に係る発明は、
外部から入力された画像データに基づいて、像担持体に静電潜像を形成し、前記静電潜像に現像剤を供給することによって現像画像とし、前記現像画像を記録媒体に転写し、さらに定着手段によって前記記録媒体上に転写された画像を定着させる画像形成装置であって、
記録媒体の全領域に余白なく画像形成可能であり、
記録媒体に転写せずに残留した廃トナーを廃トナー容器に収容する廃トナー容器と、
前記画像データに基づいて、前記現像剤を付着すべき画素である印字画素の数をカウントする印字画素カウント手段と、画像データの全画素数に占める前記印字画素の数の比率である印字率を算出する印字率算出手段と、
記録媒体のサイズを検出する記録媒体サイズ検出手段を備え、
廃トナー量を前記画像データの印字面積、前記記録媒体の面積、および前記印字率から算出することを特徴とする。

本発明の第２に係る発明は、
第１の発明の画像形成装置において、廃トナー量を前記画像データの印字面積、前記記録媒体の面積、前記印字率、及び現像画像のトナーが記録媒体に転写する割合である転写効率とから算出することを特徴とする。

本発明の第３に係る発明は、
第１または第２の発明の画像形成装置において、前記現像画像は、一旦、感光体から中間転写部材に転写された後、前記中間転写部材から前記記録媒体へ転写されることを特徴とする。

本発明の第４に係る発明は、
第１または第２の発明の画像形成装置において、算出した廃トナー量を、画像形成ごとに累積加算し、不揮発性記憶手段に記憶させておくことを特徴とする。

本発明の第５に係る発明は、
第４の発明の画像形成装置において、前記不揮発性記憶手段に記憶した廃トナー量が、前記廃トナー容器の容量の所定割合に達した段階で、廃トナー満量の予告をユーザに報知することを特徴とする。

本発明の第６に係る発明は、
第４または第５の発明の画像形成装置において、前記不揮発性記憶手段に記憶した廃トナー量が、前記廃トナー容器の容量の所定割合に達した段階で、廃トナー満量であることをユーザに報知し、廃トナー容器が交換されるまで画像形成を行わないことを特徴とする。

本発明の第７に係る発明は、
第２の発明の画像形成装置において、前記転写効率は、ユーザの指定した記録媒体の種類に応じて、あらかじめ決められた値を選択することを特徴とする。

本発明の第８に係る発明は、
第２の発明の画像形成装置において、前記記録媒体の種類を検知する、メディア検知センサを有し、前記転写効率は前記メディア検知センサの検知結果に基づいて決定されることを特徴とする。

本発明の第９に係る発明は、
第２の発明の画像形成装置において、装置の設置された環境を検知する、環境検知手段を有し、前記転写効率は、前記環境検知手段の検知結果に基づいて決定されることを特徴とする。

本発明の第１０に係る発明は、
第２の発明の画像形成装置において、前記記録媒体の抵抗値を検知する、メディア抵抗値検知手段を有し、前記転写効率は、前記メディア抵抗値検知手段の検知結果に基づいて決定されることを特徴とする。

本発明の第１１に係る発明は、
第１または第２の発明の画像形成装置において、前記現像画像は、前記像担持体から前記記録媒体へ転写されることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、
記録媒体の全域に余白なしで画像を印字するいわゆる縁なしプリントやエッジ・トゥー・エッジプリントを行う画像形成装置において、従来からトナー補給制御に使うために備えられている印字率検出手段を用いて廃トナー容器内の廃トナーの量を求めることができるので、廃トナーを検出する専用のセンサや複雑な機構などを必要とせず低コストで廃トナー量検知を行うことができる。また、メディアサイズ検出手段を利用して記録媒体のサイズを測定して、そのサイズに応じて廃トナー量を算出しているので、記録媒体のばらつきがあっても、精度よく廃トナー量検知を行うことができる。

また、記録媒体の画像形成毎に廃トナーの量を不揮発性メモリに累積加算させて記憶させる場合には、廃トナー容器の残容量を逐次検知することができる。

さらに、廃トナー量が廃トナー容器の容量の所定割合になったことをユーザに報知する構成とした場合は、ユーザは交換用廃トナー容器の準備をすることができ、突然廃トナーが満杯になり、プリンタが使えなくなるといった事態を避けることが可能となる。

さらに、廃トナー容器が満杯になった場合にユーザに報知するとともに、廃トナー容器を取り替えなければ画像形成動作を開始できない構成とした場合には、装置内外に廃トナーがあふれ出て汚染することを防止するとともに装置の破壊も防ぐことが可能となる。

また、転写効率を廃トナー量の算出に使用し、転写効率を記録媒体ごとに決める構成とした場合は、より精度よく廃トナー量を検知することが可能になる。

また、メディア検知手段のデータに基づいて転写効率を決める構成にした場合は、さらに精度よく廃トナー量を検知することが可能になると同時に、ユーザがメディア設定する煩わしさから開放される。

また、環境センサの情報で転写効率を決めるよう構成にした場合は、環境変動による廃トナー量の変化があっても精度良く廃トナー量検知が可能となる。

また、メディア抵抗値検知手段のデータに基づいて転写効率を決めるようにした構成の場合は、記録媒体が吸湿した場合に生じる廃トナー量の変化があっても精度よく廃トナー量検知が可能となる。

以下に、本発明の実施例を、図面とともに説明する。

図１は、本発明の第１の実施例を示す画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの断面図である。簡単にカラーレーザプリンタの構成と画像形成プロセスについて説明する。

図１において、１５、１６、１７、１８はプロセスカートリッジであり、後に説明する感光ドラム、帯電ローラ、現像ローラ等を１つにまとめたものである。これらはレーザプリンタ本体３６から着脱可能な構成となっている。１５がブラック（ＢＫ）、１６がシアン（Ｃ）、１７がマゼンダ（Ｍ）、１８がイエロー（Ｙ）の色画像用である。便宜上、１５のブラック（ＢＫ）についての説明をする。しかし、他の３色についても同様である。

プロセスカートリッジ１５内には、ドラム状の像担持体すなわち感光ドラム１が有り、その構造はＯＰＣ、アモルファスＳｉ等の感光材料をアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成させたものである。

カラーレーザプリンタ３６は、パソコンなどの外部機器から画像データを入力すると、入力された画像データからトナーを付着すべき画素である印字画素データへ変換を開始する。この変換が終了すると、次に述べる画像形成プロセスを順次行う。

まず、感光ドラム１が矢印の方向に一定速度で回転駆動され、その表面は帯電装置としての帯電ローラ５によって一様な電位に帯電される。次に、光走査手段９から画素データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームＬ１を照射されることにより、走査露光が施され静電潜像が形成される。

なお、光走査手段９はシアンとブラックの２つ感光ドラムを走査露光し、光走査手段１０はマゼンタとイエローの２つの感光ドラムを走査露光する構成となっている。

感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像ローラ１１によって現像され、ブラックのトナー像として可視化される。

現像ローラ１１にはトナー補給容器４０から随時、現像剤としてのトナーが補給される構成になっている。トナー補給は図示しないトナー補給モータとトナー補給スクリューを用いて行われ、トナー補給量はトナー消費量に応じてスクリューの回転数を制御することにより制御されている。

カラーレーザプリンタ３６には図示しない、画素カウント手段があり、画素カウント手段は入力された画像データからトナーを付着すべき画素である印字画素のカウントを行う。この動作をピクセルカウントと称する。

また、カラーレーザプリンタは３６には、印字率算出手段（不図示）も有しており、ピクセルカウントによってカウントされた印字画素数が画像データ全体に占める割合である印字率を算出する。

この印字率を求めることによって、トナー消費量が算出できる構成となっており、先ほど述べたトナー補給量の制御に利用される。

以上、ブラックの場合を説明した。他の色についても全く同様の処理が行われ、感光ドラム２にはシアンのトナー像が、感光ドラム３にはマゼンダのトナー像が、感光ドラム４にはイエローのトナー像が形成される。可視化された４色のトナー像は、転写装置としての１次転写ローラ１９、２０、２１、２２により、一定速度で搬送される中間転写ベルト（以下、ＩＴＢ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｂｅｌｔと略す）２３上に、ぴったり重なるように転写（１次転写）されていく。すなわち、最初にイエローのトナー像がＩＴＢ２３上に転写され、その上にマゼンタ、さらにその上にシアン、さらにその上にブラックというように順次重なるようにトナー像が転写され、カラートナー像がＩＴＢ２３上に形成される。

本実施形態に係わるＩＴＢは周長約１０００ｍｍのシームレス樹脂ベルトで形成され、駆動ローラ４４、２次転写対向ローラ４５、テンションローラ４６の３点軸で張架されている。

カラー画像が形成されたＩＴＢ２３は図の矢印の方向に回転、搬送されていく。一方、カセット２４内の記録媒体は、ピックアップローラ２５によって、２次転写ローラ２６の位置で、ＩＴＢ２３上に形成されたカラートナー像とちょうどタイミングが合うように１枚づつ給紙及び搬送される。

カセット２４内には、記録媒体の幅および長さを検知するメディアサイズ検知センサ（不図示）があり、記録媒体のサイズが検知できる構成となっている。

給紙、搬送された記録媒体は、フィードローラ５２、リタードローラ５１、搬送ローラ対４７等によって搬送され、２次転写ローラ２６によってＩＴＢ２３に所定の圧力で押し付けられる。このとき２次転写ローラ２６には高圧電圧が印加され、ＩＴＢ２３上のカラートナー像が記録媒体に転写（２次転写）される。

その後、記録媒体は定着器２７によってトナー像を熱と圧力で永久画像として定着され、排紙トレイ２９上に排出される。

ＩＴＢ２３には、記録媒体に転写せずに残留したトナーが残る。その残留トナーを清掃するのがクリーニングユニット４８である。クリーニングユニット４８内部にはクリーニングブレード４９があり、ＩＴＢ２３に所定の角度、および所定の圧力で押し当てられている。このクリーニングブレード４９がＩＴＢ２３と接する部分で残留トナーは掻き落とされ、ＩＴＢ２３は清掃される。クリーニングブレード４９により掻き落とされたトナーは廃トナーとしてクリーニングユニット４８下部に配置された廃トナー容器５０に送られ回収される。

以上がカラーレーザプリンタの構成と画像形成プロセスの概略である。

本実施例の廃トナー量検知方法を図３のフローチャートを用いて説明する。また、このときのＩＴＢ２３上に形成されるトナー像の様子を図２に示す。

まず、パソコンなどの外部機器から画像データを入力すると（Ｓ１）、トナーを付着すべき画素データに変換し（Ｓ２）、印字画像の面積Ａを計算する（Ｓ３）。

縁なしプリントやエッジなしプリントと呼ばれる、記録媒体全面に余白なく画像を印字するモードをユーザが選択した場合、その印字面積Ａは記録媒体よりも大きな面積となる。今回の例ではＡ４サイズの縁なし印刷をとりあげる。この場合、印字画像の面積としては縦Ｌｉを３０１ｍｍ、横Ｗｉを２１４ｍｍとする。これはＡ４サイズの規格値である縦２９７ｍｍ、横２１０ｍｍよりも縦、横それぞれ４ｍｍ大きい。したがって印字面積は以下のようになる。

Ａ＝Ｌｉ×Ｗｉ＝３０１ｍｍ×２１４ｍｍ＝６４４１４ｍｍ^２

そして感光ドラムを帯電させた後、印字画素データに基づきレーザをＯＮ／ＯＦＦさせ、感光ドラム上に静電潜像を形成させる（露光）。このとき、トナーを付着すべき画素データもあわせてカウント（ピクセルカウント）を行う。露光工程が終了した時点で、ピクセルカウントを終了し、ピクセルカウントの値と印字画像の面積から、印字率αを算出する（Ｓ４）。印字率αは以下の式となる。

α＝（ピクセルカウント値）÷（画像データの全画素数）

αは０から１の範囲で、全く印字画素なく、すべて非印字画素の場合（いわゆる白紙）に０となり、すべて印字画素の場合（いわゆるベタ画像）に１となる。今回の例ではα＝０．０５とする。

その後、感光ドラム上の静電潜像は前述したプロセスに従い、現像、１次転写、２次転写されていく。

２次転写された後にはＩＴＢ２３上には転写しなかった残留トナーが残り、廃トナーとしてクリーニングユニット４８で掻き落とされ、廃トナー容器５０に回収されることになる。

カセット２４内で記録媒体の長さおよび幅がメディアサイズ検知センサ（不図示）で検知される。

なお、記録媒体の長さは、記録媒体の搬送経路途中にある紙検知センサ５３を記録媒体の先端および後端が通過する時間から算出する方式でもよい。

この例では記録媒体の長さをＬｐ＝２９６．５ｍｍ、幅をＷｐ＝２１０．５ｍｍ、と検知したものとする。すると記録媒体の面積Ｂは以下のように計算される（Ｓ５）。

Ｂ＝Ｌｐ×Ｗｐ＝２９６．５ｍｍ×２１０．５ｍｍ＝６２４１３．２５ｍｍ^２

したがってＩＴＢ２３に残留するトナー、すなわち廃トナーとして回収される量Ｘは以下のように計算される（Ｓ６）。

廃トナー量＝β×（Ａ−Ｂ）×α＝０．０１×（６４４１４−６２４１３．２５）×０．０５＝１．０００３７５ミリグラム
ここでβは、印字率１００％時の１ｍｍ^２当たりに消費されるトナー量でありβ＝０．０１ミリグラムとする。

なお、βは、プリンタによって変わるものであり、それぞれのプリンタに応じて設定されるものである。

そして、ここで算出された廃トナー量は不図示の不揮発性メモリに累積加算されていく（Ｓ７）。

以下、プリントが行われる毎にこの処理が繰り替えされ、やがて不揮発メモリの廃トナー量が廃トナー容器の容量９０％を超えた時点（例えば廃トナー容器の容量が１０００グラムであれば９００グラムを越えた時点）で（Ｓ８）、廃トナー満量警告を不図示のオペレーションパネル、またはプリンタに接続されたパソコンのディスプレイ上に表示させ（Ｓ１０）、ユーザに廃トナー容器の交換準備を促す。

さらに、廃トナー量が廃トナー容器の容量１００％を超えた時点（例えば廃トナー容器の容量が１０００グラムであれば１０００グラムを越えた時点）で（Ｓ９）、廃トナー満量を同様に報知するとともに、これ以上のプリント動作は、廃トナー容器が交換された後でないと行わないようにし、プリンタ装置内外に廃トナーがあふれ出ることを防止する（Ｓ１１）。

図２は、以上説明したＩＴＢの様子を時系列で表した図である。２０１はトナー像がまだ形成されていないＩＴＢを示し、２０２はＩＴＢ上に印字画像であるトナー像が形成された状態を示す。２０５がトナー像である。２０３は記録媒体にトナー像が転写される状態を示し、２０６の斜線の部分が記録媒体を示す。２０４は記録媒体が分離した後のＩＴＢの様子を示したものであり、２０７が残留トナーである。

以上説明したように、印字画像サイズと、実際の記録媒体のサイズを求め、これと印字率から廃トナーを算出する構成としたので、エッジ・トゥー・エッジプリントや縁なしプリントと呼ばれる記録媒体全面に画像を形成するような画像形成装置であっても、廃トナー量を精度良く算出することが可能となる。また、トナー補給量の制御のために用いられるピクセルカウントの機能を利用することで、廃トナー量検出用のセンサを別途持つ必要がないため、低コストで廃トナーの満量検出を達成することができる。

実施例１ではエッジ・トゥー・エッジプリントや縁なしプリントといった、記録媒体の全面に余白なしで印字する場合の、記録媒体からはみ出したトナーによる廃トナー検出だけを考慮している。

すなわち、ＩＴＢ上に残留するトナーは、印字画像サイズと記録媒体サイズの差の部分だけで発生するものであり、記録媒体サイズ内のトナーはＩＴＢに残留しないという考えである。

ＩＴＢ上のトナーが記録媒体に転写される割合を転写効率と呼ぶ。この値は画像形成装置でそれぞれ異なる。第１実施例はこの転写効率が１００％の例といえる。転写効率が１００％に極めて近い場合や、廃トナー容器の容量が十分大きく、記録媒体に転写せずに残留するトナー量は無視できるほど小さいような場合においては、実施例１の方式で問題はない。

しかしながら、記録媒体に転写せずにＩＴＢ上に残留するトナーの量が無視できない場合は、転写効率も考慮した廃トナー量検出が必要となる。これを考慮しなければ、例えばユーザが縁なしプリントを一切行わず、通常の余白のあるプリントのみを続けたような場合では、廃トナー量は全く計算されない、すなわち、いつまでも廃トナー量はゼロのままという問題が発生する。

本実施例は上記問題を鑑みた方式であり、図４のフローチャートに基づいて説明する。

図４において、Ｐ１からＰ４までは実施例１のＳ１からＳ４までと全く同じ処理であり、また、Ｐ８からＰ１２は、実施例１のＳ７からＳ１１までと全く同じ処理であるため説明は割愛する。

本実施例が実施例１と異なるところは、廃トナー算出の計算に転写効率γを用いているところである（Ｐ５〜Ｐ７）。

記録媒体面積Ｂの部分（図２の２０６）のトナーは、転写効率γでＩＴＢから記録媒体に転写する。逆にいえば、（１−γ）の割合のトナーはＩＴＢ上に残留することになる。したがって、廃トナー量Ｘは以下の式で計算されることになる。

廃トナー量Ｘ＝β×（Ａ−Ｂ）×α＋β×Ｂ×（１−γ）×α
＝β×α×｛（Ａ−Ｂ）＋Ｂ×（１−γ）｝
転写効率γ＝０．９８とし、実施例１と同条件で廃トナー量を算出すると、
廃トナー量Ｘ＝０．０１×０．０５×｛（６４４１４−６２４１３．２５）＋６２４１３．２５×（１−０．９８）｝＝１．６２４５０７５ミリグラム
となる。

転写効率γは、記録媒体の抵抗値によって変わってくることが知られている。そこで、記録媒体の種類を何種類かに分類し、その種類に応じた転写効率を選択する構成とするとよい。

例えば、坪量に応じて、例えば坪量９０グラム以上の紙を厚紙、坪量６５グラム以上〜９０グラム未満を普通紙、坪量６５グラム未満を薄紙として分類する。一般的に厚紙になるほど紙抵抗値が高くなり、転写効率もそれに応じて変わってくる。さらに記録媒体の種類としては紙以外のＯＨＴシートなども含める。それぞれの種類ごとに、あらかじめ転写効率を決めてテーブルにしておき、画像形成する記録媒体がユーザによってどの種類に指定されたかによって、転写効率を選択するようにする。

本実施例では、転写効率を廃トナー量の検出に用いているため、転写効率による残留トナーの影響が無視できない場合に有効であり、第一実施例に比べ、より精度良く廃トナー量検知が可能である。

本実施例であれば、縁なしプリント（記録媒体の全面に余白なしで印字する場合）と通常のプリント（記録媒体に余白を設ける場合）が混在して行われた場合でも、廃トナー量の検知が問題なく行われる。

実施例２では、記録媒体の種類はユーザが指定した種類とした。しかしながら、ユーザが正しく記録媒体の種類を指定しなかった場合、あるいは指定し忘れた場合には転写効率が正しく選択されず、廃トナー量の計算が合わなくなるとう問題がある。本実施例では、記録媒体の種類を自動的に検知可能なメディア検知センサを画像形成装置に設け、このメディア検知センサの検知結果に基づいて転写効率を決める構成とした。この実施例によれば、ユーザの手を煩わすことなく、確実に記録媒体に合った転写効率が選択されるため、前述した問題は回避されることになる。

メディア検知センサによっては、厚紙、薄紙、ＯＨＴといったメディアの種類の判別をし、それぞれの種類に応じた転写効率を選択する方法でもよいし、また、例えば記録媒体の反射光強度、透過光強度、表面の凹凸度といった物理量を検知可能なメディア検知センサも存在する。このようなメディア検知センサを用いた場合にはそれら物理量に応じて転写効率を分類する方法でもよい。

転写効率は記録媒体に含まれる水分量によって変わる場合がある。水分量が増えるとその分、記録媒体の抵抗値が下がるためである。したがって、画像形成装置の置かれた環境によって、記録剤の吸湿状態が変化し、転写効率が変化する可能性がある。そこで本実施例では画像形成装置が置かれた環境（主に絶対水分量）を検知する環境センサを備え、この環境センサのデータによって転写効率を決めるようにした。本実施例によれば、環境変動による転写効率の変動があっても、廃トナー量の算出に誤差が生じることなく、精度よく廃トナー量を検知可能となる。

本実施例では記録媒体の抵抗値を検知するメディア抵抗値検知手段を有し、記録媒体の抵抗値を検知してその結果に基づいて転写効率を決めるようにしている。メディア抵抗値検知手段としては、記録媒体に高電圧（多くの場合、２次転写電圧で代用）を印加して、その時に流れる電流（多くの場合、２次転写電流で代用）を測定し、電圧値と電流値から抵抗値を算出する。

実施例４では、環境センサのデータで記録媒体に含有する水分量を予測していた。しかしながら、記録媒体が包装紙から開封されカセットに置かれた直後の場合と、長時間カセット内に放置されていた場合では記録媒体に含まれる水分量は異なることが予想される。したがって必ずしも環境センサのデータと記録媒体に含まれる水分量の間に相関があるとは限らない。本実施例によれば、実際に画像形成を行う時点での記録媒体の抵抗値を測定することになるため、実施例４よりもより適切な転写効率を選択することができ、より精度良く廃トナー量の算出が可能となる。

以上、説明した各実施形態の構成は、中間転写体としてＩＴＢを用いた画像形成装置の例を示した。しかしこれに限るものではなく、中間転写体を用いないで記録媒体を静電ベルトに吸着させて、記録媒体に感光ドラムから直接トナー像を転写する方式、いわゆるＥＴＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｂｅｌｔ）方式の画像形成装置に対しても有効である。

本発明の第１の実施例に係るカラーレーザプリンタの断面を示す説明図である。 本発明の第１、第２の実施例を説明する図である。 本発明の第１の実施例を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施例を説明するフローチャートである。 本発明の従来例を説明する図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（ブラック）
２ 感光ドラム（シアン）
３ 感光ドラム（マゼンタ）
４ 感光ドラム（イエロー）
５ 帯電ローラ（ブラック）
６ 帯電ローラ（シアン）
７ 帯電ローラ（マゼンタ）
８ 帯電ローラ（イエロー）
９ 光走査手段（シアン、ブラック）
１０ 光走査手段（イエロー、マゼンタ）
１１ 現像ローラ（ブラック）
１２ 現像ローラ（シアン）
１３ 現像ローラ（マゼンタ）
１４ 現像ローラ（イエロー）
１５ プロセスカートリッジ（ブラック）
１６ プロセスカートリッジ（シアン）
１７ プロセスカートリッジ（マゼンタ）
１８ プロセスカートリッジ（イエロー）
１９ １次転写ローラ（ブラック）
２０ １次転写ローラ（シアン）
２１ １次転写ローラ（マゼンタ）
２２ １次転写ローラ（イエロー）
２３ ＩＴＢ
２４ カセット
２５ ピックアップローラ
２６ ２次転写ローラ
２７ 定着器
２９ 排紙トレイ
２６ ２次転写ローラ
３６ カラーレーザプリンタ
４０ トナー補給容器（ブラック）
４１ トナー補給容器（シアン）
４２ トナー補給容器（マゼンタ）
４３ トナー補給容器（イエロー）
４４ 駆動ローラ
４５ ２次転写対向ローラ
４６ テンションローラ
４７ 搬送ローラ対
４８ クリーニングユニット
４９ クリーニングブレード
５０ 廃トナー容器
５１ リタードローラ
５２ フィードローラ
２０１ トナー像がまだ形成されていないＩＴＢ
２０２ トナー像が形成されたＩＴＢ
２０３ ＩＴＢ上のトナー像に記録媒体が重なり転写される状態
２０４ 記録媒体が分離した後のＩＴＢ
２０５ ＩＴＢ上のトナー像
２０６ 記録媒体
２０７ ＩＴＢ上の残留トナー
５０１ Ａ４の記録媒体サイズ
５０２ Ａ４の記録媒体への縁なしプリント時の印字画像サイズ

Claims (11)

1. 外部から入力された画像データに基づいて、像担持体に静電潜像を形成し、前記静電潜像に現像剤を供給することによって現像画像とし、前記現像画像を記録媒体に転写し、さらに定着手段によって前記記録媒体上に転写された画像を定着させる画像形成装置であって、
   記録媒体の全領域に余白なく画像形成可能であり、
   記録媒体に転写せずに残留した廃トナーを廃トナー容器に収容する廃トナー容器と、
   前記画像データに基づいて、前記現像剤を付着すべき画素である印字画素の数をカウントする印字画素カウント手段と、画像データの全画素数に占める前記印字画素の数の比率である印字率を算出する印字率算出手段と、
   記録媒体のサイズを検出する記録媒体サイズ検出手段を備え、
   廃トナー量を前記画像データの印字面積、前記記録媒体の面積、および前記印字率から算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 廃トナー量を前記画像データの印字面積、前記記録媒体の面積、前記印字率、及び現像画像のトナーが記録媒体に転写する割合である転写効率とから算出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像画像は、一旦、感光体から中間転写部材に転写された後、前記中間転写部材から前記記録媒体へ転写されることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 算出した廃トナー量を、画像形成ごとに累積加算し、不揮発性記憶手段に記憶させておくことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
5. 前記不揮発性記憶手段に記憶した廃トナー量が、前記廃トナー容器の容量の所定割合に達した段階で、廃トナー満量の予告をユーザに報知することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記不揮発性記憶手段に記憶した廃トナー量が、前記廃トナー容器の容量の所定割合に達した段階で、廃トナー満量であることをユーザに報知し、廃トナー容器が交換されるまで画像形成を行わないことを特徴とする請求項４または５記載の画像形成装置。
7. 前記転写効率は、ユーザの指定した記録媒体の種類に応じて、あらかじめ決められた値を選択することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
8. 前記記録媒体の種類を検知する、メディア検知センサを有し、前記転写効率は前記メディア検知センサの検知結果に基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
9. 装置の設置された環境を検知する、環境検知手段を有し、前記転写効率は、前記環境検知手段の検知結果に基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
10. 前記記録媒体の抵抗値を検知する、メディア抵抗値検知手段を有し、前記転写効率は、前記メディア抵抗値検知手段の検知結果に基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
11. 前記現像画像は、前記像担持体から前記記録媒体へ転写されることを特徴とする請求項1または２記載の画像形成装置。

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